Estoy tratando de solucionar un circuito de controlador piezoeléctrico, que utiliza un amplificador operacional PA84 (ganancia 10x). El esquema en el que estoy trabajando indica que los voltajes de suministro deben ser de +200 / -15 V, que están dentro de las especificaciones... sin embargo, recibo mucho ruido en la salida.
Por ejemplo, mirando solo CH2 en el esquema sin señal de entrada, veo un voltaje de umbral para la entrada de polarización de CC, donde paso de prácticamente ningún ruido (~ mV) a mucho ruido (~ V) en el producción. Con los voltajes de suministro de +200/-15 voltios en mi amplificador operacional, el umbral está en aproximadamente -1,5 V después del potenciómetro R45 (~30 V en CH2 out). Sin embargo, noté que reducir los voltajes V_s a, por ejemplo, +100V / -15 cambió este umbral para poder escanear el potenciómetro R45 en todo su rango sin pasar a una región de inestabilidad.
¿Alguien ha encontrado un problema similar antes, o tiene alguna sugerencia/indicador? No es intuitivo para mí por qué el voltaje de suministro tendría un impacto tan notable en la estabilidad del amplificador operacional... aunque para ser justos, soy muy nuevo en todo esto: P
NOTA: También tengo un capacitor limitador de ancho de banda de 4pf en el amplificador operacional, en paralelo con R19, R20, R21. Esto no está en el circuito JILA publicado en línea, pero fue necesario para deshacerse de las oscilaciones graves del amplificador operacional. También puse un capacitor de 10nF en paralelo con R9, que estaba en una copia diferente (en papel) del mismo circuito que me dio alguien que solía trabajar en JILA (no está claro por qué hay una discrepancia con el circuito de dominio público publicado en su sitio web...). La copia en papel también muestra un capacitor limitador de ancho de banda de 3pF (no 4pF); estoy usando el de 4pF mientras espero que llegue el de 3pF. El circuito también está dispuesto en una PCB, por lo que podría haber algunos problemas con mi diseño allí...
Si tuviera que adivinar, diría que el circuito está siendo víctima de su extraño esquema de polarización. Se hace un valiente intento en la generación de voltaje de referencia negativa para asegurar un buen rechazo de la fuente de alimentación, con muchas derivaciones (con capacitores de varios tamaños) y almacenamiento en búfer. Pero esto podría no compensar el hecho de que el amplificador operacional esté en rieles de alimentación muy asimétricos. Todo en la hoja de datos asume rieles de alimentación simétricos.
Olvida eso. Miremos algo más. En la tabla de especificaciones de la hoja de datos , vemos algo interesante en el rango de voltaje de modo común. Es decir, puede ser tan malo como más/menos ! ¡UH oh! Esto significa que su circuito debe garantizar que las entradas del PA84 no estén dentro de los 10 voltios de cualquiera de los rieles de alimentación. Sospecho que la línea -VREF sola podría estar violando eso, incluso sin señal. Sus manipulaciones del potenciómetro podrían estar llevando al dispositivo más allá del rango de entrada del modo común.
No pretenderé conocer este circuito específico, pero las cargas capacitivas son un problema notoriamente difícil para los amplificadores operacionales...
Aquí hay una nota de aplicación que describe problemas de estabilidad similares y brinda ejemplos prácticos de soluciones, que pueden ser útiles.
Editar: al revisar la hoja de datos vinculada por Kaz, las notas de "Estabilidad" dicen:
2 . Mantener la capacitancia parásita del punto de suma externo a tierra al mínimo y la resistencia de carga del punto de suma (resistencias de entrada y retroalimentación en paralelo) por debajo de 500 Ω. Se puede usar una mayor resistencia de carga de punto de suma con una mayor compensación de fase (ver 1 arriba).
Eso sería R19..21 en paralelo con R5,R18, en algún lugar por encima de 2k y ciertamente no por debajo de 500R. Es posible que se requiera una mayor compensación (aumentar C5, reducir R1). Los valores actuales parecen apropiados para una ganancia de 30, por lo que ya están en el lado bajo para una ganancia de 20.
¿Alguien estaba tratando de obtener una velocidad de respuesta más rápida de la que el amplificador puede proporcionar cómodamente? ¿La aplicación necesita la velocidad más alta? Si no, simplemente aumente la compensación.
Re: suministros: la hoja de datos indica que la operación de suministro único es aceptable, por lo que no me preocupan los voltajes de suministro asimétricos. Y si el suministro de -Vref está entre 0 y -10 V, debe estar dentro del rango de entrada de modo común en cualquier configuración de R45.
¡Gracias por todos los consejos! El problema resultó ser (algo paradójicamente) que el circuito necesitaba una pequeña carga capacitiva. Descubrí esto casi por accidente: nunca pensé en mirar la salida en un osciloscopio y un multímetro simultáneamente, pero cuando conecté mi multímetro mientras el circuito aún estaba conectado al osciloscopio, el amplificador operacional dejó de oscilar. Resulta que la capacitancia de ~100 pF del multímetro fue suficiente para eliminar las oscilaciones, y soldar una tapa similar en la salida resolvió el problema.
No tengo idea de por qué esto funcionó, porque es más probable que las cargas capacitivas induzcan oscilaciones , no al revés ...
Kaz